Introdução a Engenharia de Minas

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CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE PALMAS – CEULP/ ULBRA
ENGENHARIA DE MINAS
DISCIPLINA INTRODUÇÃO A ENGENHARIA DE MINAS
PROFESSOR: JOSÉ CLEUTON BATISTA
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Atuação Professional
A profissão de Engenharia de Minas foi regulamentada originalmente pelo Decreto N.º 3.569/33 e possui um campo de atuação bastante amplo, envolvendo toda a tecnologia mineral. 
As atribuições se relacionam com as áreas de prospecção, exploração, lavra e tratamento de minérios.
 No Brasil, bem como em outros países, o Engenheiro de Minas deve ser capaz de trabalhar em qualquer uma dessas áreas. 
O campo de atuação profissional abrange empresas mineradoras, centros de pesquisa científica e/ou tecnológica, empresas de consultoria, engenharia e prestação de serviços e instituições de ensino. 
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INTRODUÇÃO
No curso básico, o aluno estuda matemática, química, física e computação. A formação específica inclui geologia, mineralogia, topografia, transporte em mineração, lavra, geomecânica, perfuração e desmonte de rochas, engenharia ambiental para a mineração etc. Estuda-se também economia, conhecimento que ajudará o profissional a avaliar a viabilidade de projetos de exploração mineral.
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INTRODUÇÃO
O engenheiro de minas pode trabalhar em ambientes fechados (nos escritórios, interpretando dados de um computador), em indústrias (definindo os processos mais adequados ao beneficiamento de cada mineral) ou no campo (pesquisando e/ou lavrando bens minerais).
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Objetivo Geral
O curso tem por objetivo formar profissionais capacitados para atuarem nas varias áreas do setor da mineração e industrial: pesquisa mineral, prospecção, exploração, explotação e beneficiamento de minérios e no desenvolvimento de tecnologias. Além de formar profissionais capacitados para atuarem no controle ambiental na mineração.
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Objetivos Específicos 
Planejar e supervisionar a extração de minérios;
Desenvolver novas tecnologias para prospecção e lavras;
Buscar novas tecnologias de beneficiamento e tratamento de minérios;
Otimizar e reaproveitar a jazida;
Caracterizar e empregar técnicas de avaliação de impactos ambientais em projetos de empreendimentos de mineração;
Prever os danos e recuperar áreas degradadas pela extração mineral;
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Objetivos Específicos
Desenvolver tecnologias para o tratamento e aplicação dos resíduos da mineração;
Avaliar os instrumentos jurídicos (legislação ambiental) e econômicos para a gestão da exploração mineral;
Valorizar experiências multi e interdisciplinares;
Incentivar a pesquisa, visando ao desenvolvimento da ciência e tecnologia no nosso país;
Formar profissionais aptos para sua inserção em diferentes setores do mercado de trabalho.
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Competências 
Pesquisa mineral;
Lavra de Mina:
		Céu Aberto
		Subterrânea
Economia Mineral;
Beneficiamento de Minério
Aberturas de vias subterrâneas. 
Captação de águas subterrâneas.
Meio ambiente em mineração. 
Serviços afins e correlatos.
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Fases pelas quais passa uma mineração
FASES DA MINERAÇÃO
PROSPECÇÃO: Procura de uma jazida, visando sua descoberta.
EXPLORAÇÃO: Estudo do corpo considerado jazida 	empreendido para conhecimento de suas características: 	volumes, teores e valores
DESENVOLVIMENTO: Execução de acessos e preparação da jazida para a possibilitar o seu aproveitamento industrial.
LAVRA: também denominada EXPLOTAÇÃO: Aproveitamento da jazida já provada e suficientemente desenvolvida.
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Operação de abertura de poço manual
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Amostragem de Afloramentos
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Sondagem
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Fases pelas quais passa uma mineração
Explotação: 
	- A céu aberto
	- Subterrânea
Tratamento de minério.
	
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Alguns conceitos importantes
minério = rocha com valor econômico de 1 ou mais
minerais
ganga = minerais na rocha (minério) sem valor
estéril = rocha sem minéro, por cima ou ao lado do
minério (encaixante)
rejeito = o que sobra quando se retira do minério
o mineral de interesse
concentrado = mineral de minério com teor bem mais
alto que o teor do minério
ROM = run of mine = minério desmontado na boca da
mina
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Alguns conceitos importantes
jazida = depósito ou corpo de minério de valor
 econômico hoje.
mina = jazida em lavra (extração) + instalações.
recursos = quantidade de minério que se acredita existir a partir de indícios gerais.
reservas = quantidade de minério dos recursos que se estima existir, com base em cálculos
 estatísticos.
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Lavra de Mina
Operações unitárias
 - Perfuração
 - Detonação
 - Carregamento
 - Transporte
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Operações unitárias de lavra
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Operações auxiliares
Abertura de acessos e do poço (shaft)
Construção de pilhas de estéril
Construção de barragens de rejeito
Construção da usina de tratamento
Manutenção:
Elétrica/eletrônica
Mecânica
Informática
Escritórios e refeitório
Almoxarifado
Vila residencial
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Lavra a céu aberto
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LAVRA A CÉU ABERTO
Definição:
É a lavra feita em superfície, em cava ou em
flanco, de uma massa mineral, aflorante ou
recoberta por um capeamento de espessura
tal que seja economicamente lavrável ou
feita em poços com a sonda sendo operada
na superfície.
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VANTAGENS DA LAVRA A CÉU ABERTO
Geralmente de ordem econômica: grandes equipamentos, grandes produções diárias, baixo custo unitário; 
Facilidades de observação e supervisão dos serviços; 
Melhor higiene, iluminação, menores problemas de escoamento de água e ventilação. 
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DESVANTAGENS DA LAVRA A CÉU ABERTO
Imobilização superficial com a lavra e depósitos de rejeitos;
Influência climática nos serviços;
Há crescente preocupação em se evitar os problemas ambientais causados pela lavra a céu aberto
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Classificação do porte das minas à céu aberto
Tamanho das minas (t/dia minério + estéril):
Pequeno Porte: < 3.000
Médio Porte: 3.000 a 30.000
Grande Porte: > 30.000
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Grau de mecanização das minas
Manual
Semi-mecanizada
Mecanizada → automação
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Classificação dos métodos de lavra a céu aberto
Métodos mecânicos
Métodos hidráulicos
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Métodos mecânicos
Lavra por bancadas
Lavra por tiras
Lavra de rochas ornamentais
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Métodos hidráulicos
Lavra por desmonte hidráulico
Lavra por dragagem
Lavra por furos de sonda
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Lavra a céu aberto
Métodos mecânicos
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Lavra por bancadas
Em encosta
Em cava
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Elementos de uma bancada
Ângulo de talude entre bancos ou ângulo de face
Ângulo geral de talude
Ângulo da berma
Altura dos bancos
Largura da berna
Sistema de drenagem
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Seção típica de uma bancada
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Lavra por bancadas em encosta
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Lavra por bancadas em encosta
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Lavra por bancadas em encosta e cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por bancadas em cava
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Lavra por tiras
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Lavra por tiras
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Lavra de rochas ornamentais
Por bancadas
Altas
Baixas
Em matacões
Subterrânea
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Corte com fio diamantado
CORTE HORIZONTAL
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Lavra de rochas ornamentais
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Lavra de rochas ornamentais
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Máquina de Fio Diamantado
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Corte com fio diamantado
CORTE HORIZONTAL
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Corte com fio diamantado
CORTE VERTICAL
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Fio diamantado
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Corte com fio helicoidal
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Chama ou jet flame
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Chama ou jet flame
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Esquadrejamento por cunhas
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Lavra de rochas ornamentais
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Esquadrejamento por cunhas
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Blocos separados
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Lavra de rochas ornamentais
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Lavra de rochas ornamentais
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Métodos hidráulicos
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Lavra por desmonte hidráulico
Principal equipamento: monitor
Cubagem da jazida: sonda banka
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Desmonte hidráulico
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Lavra por dragagem
Dragas:
Mecânicas
Hidráulicas
Cubagem da jazida: sonda banka
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Lavra por furos de sonda
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Desmonte de rocha
Tipos de desmonte:
Manual
Hidráulico
Mecânico
Por explosivo
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Desmonte manual
Aplicação restrita
Garimpos de pequeno porte
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Desmonte hidráulico
Usado para material desagregado ou pouco consolidado
Ex: ouro, gemas (diamante), cassiterita, areia, cascalho
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Desmonte mecânico
Usado para rochas macias
Uso de escarificadores, rompedor mecânico e drop ball
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Desmonte por explosivos
Realizado por:
Perfuratrizes a percussão
Perfuratrizes rotativas
Perfuratrizes roto-percussivas
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1 – erros de marcação e de alinhamento dos furos; 
2 – erros direcional e de inclinação; 
3 – erros de deflexão; 
4 – erros de profundidade do furo e desvio; 
5 – obstrução ou furos perdidos. 
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um erro direcional ocorrido em granito, 
deflexão causada por flexão gravitacional devido ao diâmetro de perfuração 
 em furos inclinados. 
c) deflexão com ou sem furo piloto. 
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Carregamento
Tendências da mineração atual:
Uso de unidades de carregamento e transporte de grande porte
Uso de técnicas melhoradas de desmonte de rochas
Uso intenso de programas na produção e na manutenção
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Cuidados para otimizar o carregamento
Dimensionamento correto da caçamba
Condições das bancadas, incluindo a altura correta para o equipamento de carregamento
Boa fragmentação: possibilidade de trabalhar com ciclos e cargas constantes
Praça em boas condições de trabalho
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Equipamentos de carregamento de minério
Escavadeiras a cabo shovel
Escavadeiras hidráulicas shovel
Escavadeiras de rodas ou bucket weel
Draglines
Carregadeiras sobre rodas ou esteira
Retro-escavadeiras hidráulicas
Motoscrapers
Dragas mecânicas e hidráulicas
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Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel
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Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel
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Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel
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Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel
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Escavadeiras de rodas ou
 bucket weel excavator (BWE)
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Escavadeiras de rodas ou
 bucket weel excavator (BWE)
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Draglines
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Carregadeiras sobre rodas (ou sobre esteiras)
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Carregadeiras sobre rodas
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Carregadeiras sobre rodas
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Retro-escavadeiras hidráulicas
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Retro-escavadeiras hidráulicas
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Retro-escavadeiras hidráulicas
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Motoscrapers
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Motoscrapers
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Transporte
Representa cerca de 40% do custo de lavra
É fundamental uma boa conservação das estradas e acessos
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Transporte
Uso de equipamentos adequados à distância a ser percorrida:
Distância curta: até 3 km
Distância média: entre 3 e 15 km
Distância longa: acima de 15 km
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Critérios para seleção do equipamento de transporte
Anteprojeto de lavra
Equipamento de carregamento
Alternativas de equipamentos diferentes:
Investimentos necessários
Custos operacionais
Análise econômica das diferentes alternativas: valor atual dos desembolsos que serão feitos durante a vida útil da mina.
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Cuidados para otimizar o transporte
Estradas
Rampas
Curvas
Poeiras
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Estradas
Devem ser adequadas ao tamanho dos caminhões e ao volume de tráfego
Devem ter de 3 a 3,5 vezes a largura do veículo mais largo que irá transitar
Devem ser bem compactadas, sem detritos e com boa drenagem 
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Rampas
Devem ter inclinação tal que minimize o número de mudanças de marchas durante o percurso
A inclinação máxima é fornecida pelo fabricante
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Curvas
Largas e com boa visibilidade
Devem ter super-elevação para minimizar os efeitos da transferência de peso. Este movimento causa esforço acentuado na parede lateral do pneu, com possibilidade de saída do veículo pela lateral da estrada
A super-elevação das curvas deve combinar com a velocidade prevista para o percurso
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Poeiras
Condições de poeira intensa na praça e nas estradas afeta a produção, manutenção e segurança da operação
Deve ser usado o “caminhão pipa” como ferramenta de apoio das mais importantes no transporte, sem lançar água em excesso
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Equipamentos importantes de transporte de minério
Caminhões fora-de-estrada
Correias transportadoras
Teleféricos
Trens
Minerodutos
Navios 
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Caminhões fora-de-estrada
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Caminhões fora-de-estrada
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Caminhões fora-de-estrada
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Caminhões fora-de-estrada
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Caminhões fora-de-estrada
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Correias transportadoras
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Correias transportadoras
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Correias transportadoras
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Correias transportadoras
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Lavra com carregadeira e CT
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Teleféricos
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Trens
10 anos de privatização da RFFSA
11 empresas
28.239 km de malha
Transporta 25% das cargas do país (em 1996 transportava 19%)
Próximos 10 anos: 35%
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Transporte de minério de ferro
Sistema mina-ferrovia-porto
Sistema Norte:
Estrada de Ferro Carajás - EFC
Sistema Sul:
Estrada de Ferro Vitória-Minas - EFVM
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Minerodutos
Características do mineroduto da Samarco
Liga a mina de Germano (Mariana/MG) ao terminal de Ponta do Ubu (Anchieta/ES)
Comprimento: 396 km
Diâmetro: 50 cm
Espessura da tubulação: 8 mm a 21,5 mm
Capacidade de transporte: 7 milhões t/ano de pellet feed
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Características do mineroduto da Samarco (cont.)
2 estações de bombas: 1 em Mariana e outra em Matipó/MG
2 estações de válvulas
Cada estação tem 7 bombas de pistão, com variador de velocidade: 6 trabalham e uma de reserva
Vida útil: 20 anos
Investimento inicial: US$ 120 milhões
Custo operacional: US$ 1,2/t
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Percurso do mineroduto – 396 km
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Km 0
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Espessadores e barragem de rejeitos
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Navios
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Navios
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Custos de produção
Mão-de-obra direta de operação
Mão-de-obra direta de manutenção
Energia elétrica
Explosivos
Combustíveis e lubrificantes para máquinas
Ferramental de furação
Materiais de conservação e de manutenção
Materiais de desgaste
Combustível para secagem
Reagentes e materiais auxiliares
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Mina de Brucutu
CVRD
São Gonçalo do Rio Abaixo/
 Barão de Cocais - MG
25 Mt/ano
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